专利名称：一种晶圆临时键合方法
技术领域：
本发明涉及ー种键合方法，尤其是一种晶圆临时键合方法，具体地说是ー种解决衬底翘曲度对晶圆键合影响的方法，属于半导体的技术领域。
背景技术：
晶圆键合技术是指通过化学和物理作用将两片晶圆紧密结合起来的方法，晶圆键合往往与表面硅加工和体硅加工相结合，用在微机电系统的加工エ艺中。晶圆键合虽然不是微机械加工的直接手段，却在微机械加工中有着重要的地位，通过与其他加工手段结合，既可对微结构提供支撑和保护，又可以实现机械结构之间或机械结构与电路之间的电学连 接。晶圆键合质量的好坏会对微机械系统的性能产生直接影响，其中键合前后晶圆的翘曲度是影响键合质量的主要因素之一。两个接触晶圆表面必须小于一定的翘曲度才能在室温下发生键合，且键合后晶圆的翘曲度不能过大。晶圆的翘曲度越小，表面越平整，克服弾性变形所做的功就越小，晶圆也就越容易键合。对于减薄后的晶圆进行键合，由于背面减薄在晶圆背面形成一定厚度的损伤层，破坏了晶圆内部单晶娃的晶格排列，使晶圆的内部存在较大的应力。随着机械研削厚度的増大，晶圆自身抗拒应カ的能力就变弱，主要体现在晶圆外部，即晶圆翘曲。翘曲度与晶圆厚度成反比，翘曲度越大，晶圆内部存在的应カ越大。对于超薄晶圆而言，键合前必须进行释放应力处理以減少晶圆翘曲。目前背面减薄后，通常使用化学机械抛光(CMP)减小硅片的翘曲度。但使用化学机械抛光(CMP)容易产生残余浆料的污染，所用抛光时间较长，増加了生产成本。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种晶圆临时键合方法，其エ艺步骤操作方便，降低生产成本，避免减薄后的翘曲度影响，能形成永久键合，安全可靠。按照本发明提供的技术方案，一种晶圆临时键合方法，所述晶圆临时键合方法包括如下步骤
a、提供井清洗所需待键合的第一晶圆；
b、提供承载晶圆，并在承载晶圆的一表面上旋涂粘合剂；
C、将上述第一晶圆与承载晶圆转移键合箱内，对第一晶圆与承载晶圆进行临时键合，以形成第一键合体，并对第一键合体上的第一晶圆进行所需的减薄；
d、将上述第一键合体上减薄后的第一晶圆利用激光划片机进行划片；
e、将上述第一键合体转移到键合箱内，并使得键合箱内的温度高于粘合剂的软化温度；在键合箱内，利用平整晶圆在第一晶圆的表面均匀向下施压，以调节第一晶圆的表面平整度，调节完成后降低温度使得粘合剂固化；
f、提供所需的第二晶圆，并将所述第二晶圆与第一晶圆进行所需的键合，形成第二键合体；g、将上述第二键合体上进行解键合，以去除与第一晶圆相连的承载晶圆，形成第一晶圆与第二晶圆的永久键合。所述步骤f中，第一晶圆与第二晶圆进行键合的方法包括真空键合、共晶键合、阳极键合或钎料键合。所述第一晶圆、第二晶圆的材料包括硅、锗或SOI。所述步骤c中，对第一键合体的操作工艺还包括TSV通孔制作、电镀。本发明的优点将第一晶圆与第二晶圆通过承载晶圆实现转接，对第一晶圆减薄后，通过对第一晶圆划片，并利用平整晶圆对第一晶圆进行平整化，以释放减薄造成的应力，并降低翘曲度对形成半导体器件的影响，工艺步骤操作方便，降低生产成本，避免减薄后的翘曲度影响，能形成永久键合，安全可靠。
图I为本发明第一晶圆的结构示意图。图2为本发明在承载晶圆上旋涂粘结剂，并与第一晶圆配合的示意图。图3为本发明第一晶圆与承载晶圆进行临时键合后形成第一键合体的示意图。图4为本发明对第一键合体上第一晶圆进行划片后的示意图。图5为本发明利用平整晶圆调节第一晶圆表面平整度的不意图。图6为本发明提供第二晶圆，并与第一晶圆配合的示意图。图7为本发明第二晶圆与第一键合体上第一晶圆键合后形成第二键合体后的示意图。图8为本发明对第一键合体上的承载晶圆进行解键合的示意图。图9为本发明第一晶圆与第二晶圆形成永久键合的示意图。附图标记说明1_第一晶圆、2-承载晶圆、3-粘合齐IJ、4-划片后单个芯片、5-平整晶圆及6-第二晶圆。
具体实施例方式下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。为了能够降低晶圆减薄后形成翘曲度对器件的影响，本发明采用一种临时键合方法来形成一种永久键合工艺，具体地，本发明晶圆临时键合方法包括如下步骤
a、提供并清洗所需待键合的第一晶圆I;
如图I所示所述第一晶圆I的材料包括硅、锗，第一晶圆I也可以采用SOI(绝缘体上
硅)；
b、提供承载晶圆2，并在承载晶圆2的一表面上旋涂粘合剂3；
如图2所示所述承载晶圆2为一种过渡晶圆，粘合剂3采用常规的材料，如SU-8等，此处不再一一列举；
C、将上述第一晶圆I与承载晶圆2转移键合箱内，对第一晶圆I与承载晶圆2进行临时键合，以形成第一键合体，并对第一键合体上的第一晶圆I进行所需的减薄；
如图3所示将第一晶圆I与承载晶圆2转移到键合箱内后，利用粘合剂3将第一晶圆I与承载晶圆2进行临时键合，第一晶圆I的背面与承载晶圆2旋涂粘合剂3的表面连接，以形成第一键合体；在对第一键合体上第一晶圆I进行所需的减薄前，可能的操作步骤还包括TSV (Through Silicon Vias)通孔制作及电镀等工艺，在减薄前的工艺操作根据工艺需要进行；一般地，第一晶圆I的正面为形成器件区域的表面，第一晶圆I的正面与第一晶圆I的背面相对应；
d、将上述第一键合体上减薄后的第一晶圆I利用激光划片机进行划片；
如图4所示对第一键合体上的第一晶圆I进行划片，以释放减薄等工艺造成的应力，划片后，形成若干划片后单个芯片4 ;对第一晶圆I的正面进行划片时，不会影响形成在第一晶圆I正面上的器件结构，划片后能够利用后续的平整晶圆5进行平整，以降低应力；
e、将上述第一键合体转移到键合箱内，并使得键合箱内的温度高于粘合剂3的软化温度；在键合箱内，利用平整晶圆5在第一晶圆I的表面均匀向下施压，以调节第一晶圆I的表面平整度，调节完成后降低温度使得粘合剂固化；；
如图5所示为了降低第一晶圆I在减薄、划片后造成的翘曲度，在键合箱内通过平整晶圆5对第一晶圆I进行均匀施压，以使得第一晶圆I的表面形成较好的平整度，所述平整晶圆I施压第一晶圆I的表面为第一晶圆I与承载晶圆2进行键合的另一表面；
f、提供所需的第二晶圆6，并将所述第二晶圆6与第一晶圆I进行所需的键合，形成第二键合体；
如图6和图7所示第二晶圆6上通过所需工艺制备相应的器件结构，第二晶圆6制备器件结构后，可以采用与第一晶圆I相同的划片平整工艺降低应力，也可以采用常规工艺步骤形成的结构，第二晶圆6的材料为常规的半导体工艺材料，第一晶圆I与第二晶圆6键合的方式包括真空键合、共晶键和、阳极键合、钎料键合，或其他形式的键合方式；
g、将上述第二键合体上进行解键合，以去除与第一晶圆I相连的承载晶圆2，形成第一晶圆I与第二晶圆6的永久键合。如图8和图9所示为了能够使得第一晶圆I与第二晶圆6形成永久的键合结构，需要将承载晶圆2去除；解键合时，采用常规的步骤使得第一晶圆I与承载晶圆2分离。具体分离过程可以为通过加热，使得粘合剂3融化，以分离第一晶圆I与承载晶圆2的连接，也可以使用化学试剂溶解粘合剂分离第一晶圆I与承载晶圆2。具体过程为本技术领域人员所熟知，此处不再详述。本发明将第一晶圆I与第二晶圆6通过承载晶圆2实现转接，对第一晶圆I减薄后，通过对第一晶圆I划片，并利用平整晶圆5对第一晶圆I进行平整化，以释放减薄造成的应力，并降低翘曲度对形成半导体器件的影响，工艺步骤操作方便，降低生产成本，避免减薄后的翘曲度影响，能形成永久键合，安全可靠。
权利要求
1.一种晶圆临时键合方法，其特征是，所述晶圆临时键合方法包括如下步骤 (a)、提供井清洗所需待键合的第一晶圆(I)； (b)、提供承载晶圆(2)，并在承载晶圆(2)的一表面上旋涂粘合剂(3)； (c)、将上述第一晶圆(I)与承载晶圆(2)转移键合箱内，对第一晶圆(I)与承载晶圆(2)进行临时键合，以形成第一键合体，并对第一键合体上的第一晶圆(I)进行所需的减薄； (d)、将上述第一键合体上减薄后的第一晶圆(I)利用激光划片机进行划片； Ce),将上述第一键合体转移到键合箱内，并使得键合箱内的温度高于粘合剂(3)的软化温度；在键合箱内，利用平整晶圆(5)在第一晶圆(I)的表面均匀向下施压，以调节第一晶圆(I)的表面平整度，调节完成后降低温度使得粘合剂(3)固化； (f)、提供所需的第二晶圆(6)，并将所述第二晶圆(6)与第一晶圆(I)进行所需的键合，形成第二键合体； (g)、将上述第二键合体上进行解键合，以去除与第一晶圆(I)相连的承载晶圆(2)，形成第一晶圆(I)与第二晶圆(6)的永久键合。
2.根据权利要求I所述的晶圆临时键合方法，其特征是所述步骤(f)中，第一晶圆(I)与第二晶圆(6)进行键合的方法包括真空键合、共晶键合、阳极键合或钎料键合。
3.根据权利要求I所述的晶圆临时键合方法，其特征是所述第一晶圆(I)、第二晶圆(6)的材料包括硅、锗或SOI。
4.根据权利要求I所述的晶圆临时键合方法，其特征是所述步骤(c)中，对第一键合体的操作エ艺还包括TSV通孔制作、电镀。
全文摘要
本发明涉及一种晶圆临时键合方法，其包括如下步骤a、提供并清洗第一晶圆；b、提供承载晶圆，并旋涂粘合剂；c、将第一晶圆与承载晶圆转移键合箱内，以形成第一键合体，并对第一键合体上的第一晶圆进行所需的减薄；d、将上述第一键合体上减薄后的第一晶圆利用激光划片机进行划片；e、将上述第一键合体转移到键合箱内，并使得键合箱内的温度高于粘合剂的软化温度；在键合箱内，利用平整晶圆在第一晶圆的表面均匀向下施压；f、提供所需的第二晶圆，并将所述第二晶圆与第一晶圆进行所需的键合，形成第二键合体；g、将上述第二键合体上进行解键合。工艺步骤操作方便，降低生产成本，避免减薄后的翘曲度影响，能形成永久键合，安全可靠。
文档编号H01L21/603GK102751207SQ201210260218
公开日2012年10月24日 申请日期2012年7月26日 优先权日2012年7月26日
发明者张昕, 明安杰, 欧文, 谭振新 申请人:江苏物联网研究发展中心